第4节 电动机（同步教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

第4节电动机九年级全一册•人教版第二十章

电与磁电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人，以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生产生活的各个方面。

导入新课给电动机通电，它就能够转动。这是为什么？工业机器人

学习目标物理观念了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关。了解直流电动机的基本构造、工作原理和涉及的能量转化。科学思维经历研究通电导线在磁场中受力方向的分析过程，培养归纳推理能力。科学探究经历便通电线圈在磁场中连续转动的探究过程，培养解决问题的能力。科学态度与责任通过对电动机的学习，体会物理知识在生产实践中的重要作用，激发学习物理的兴趣。教学重点磁场对通电导线的作用。教学难点直流电动机的构造和工作原理。

重点难点1.磁场对通电导线的作用2.电动机的基本构造3.扬声器4.课堂总结5.练习与应用6.提升训练

学习内容一、磁场对通电导线的作用第4节电动机一、磁场对通电导线的作用条形磁体对小磁针有力的作用通电导线周围有磁场我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。通电导线周围有磁场。那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？磁场通电导线一、磁场对通电导线的作用【提出问题】通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？【猜想与假设】通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。1.探究磁场对通电导线的作用一、磁场对通电导线的作用实验过程实验现象实验分析直导线ab向左运动.

直导线ab运动，说明直导线ab通电后在磁场中受到力的作用.【设计并进行实验】把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察它的运动.1一、磁场对通电导线的作用实验过程实验现象实验分析直导线ab不运动.

与实验①的现象对比，说明磁场对通电导线有力的作用.直导线ab向右运动.

改变电流方向，直导线ab运动方向改变，说明直导线ab受力方向与电流方向有关.在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察现象.2保持N、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察现象.3一、磁场对通电导线的作用实验过程实验现象实验分析保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象.直导线ab向右运动.

改变磁感线方向，直导线ab的运动方向改变，说明直导线ab受力方向与磁感线方向有关.直导线ab向左运动.

同时改变电流方向和磁感线方向，直导线运动方向不变，说明当电流方向与磁感线方向同时改变时，直导线ab受力方向不变.4在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象.5一、磁场对通电导线的作用【分析论证】在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。在实验③中：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。在实验④中：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。IISNI实验①实验③实验④一、磁场对通电导线的作用【实验结论】通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线（磁场）的方向都有关系。当电流的方向或者磁感线（磁场）的方向有一个变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反；当电流的方向和磁感线（磁场）的方向同时变得相反时，通电导线受力的方向不变。一、磁场对通电导线的作用

视频演示——《磁场对通电导体的作用》一、磁场对通电导线的作用2.磁场对通电线圈的作用想一想：实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？下面我们探究磁场对通电线圈的作用。一、磁场对通电导线的作用（1）使线圈静止在图乙所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈并没有运动。这是由于线圈上、下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。【设计并进行实验】（2）使线圈静止在图甲所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。一、磁场对通电导线的作用（3）使线圈静止在图丙所示位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈逆时针转动，说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动。一、磁场对通电导线的作用【实验分析】线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。【实验结论】通电线圈在磁场中会受力而转动，但不能持续转动。一、磁场对通电导线的作用

视频观看——《通电线圈在磁场中的扭转》一、磁场对通电导线的作用想一想：线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。如何改变线圈中电流的方向呢？3.换向器一、磁场对通电导线的作用实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。（1）换向器的构造两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。一、磁场对通电导线的作用（2）换向器的作用当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。如图所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。一、磁场对通电导线的作用↻↻通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动。线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性转过平衡位置。↻线圈越过平衡位置后，利用换向器改变了电流方向，受力方向改变，仍然顺时针转动。线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，继续转动。

4.直流电动机的工作原理1234一、磁场对通电导线的作用【例题1】如图所示，闭合开关，铜棒向左运动，为使铜棒向右运动，下列操作不可行的是（）A．只对调电源的正、负极B．只对调磁体的N、S极C．导线①接A、C接线柱，导线②接B、D接线柱D．同时对调电源正、负极和磁体N、S极D【解析】A．只对调电源的正、负极，电路中电流方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向右运动，故A不符合题意；B．将磁体的N、S极对调，磁场方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向右运动，故B不符合题意；C．导线①接A、C接线柱，导线②接B、D接线柱，改变了电路中电流的方向，则通电导体的受力方向改变，铜棒向右运动，故C不符合题意；D．将电源正、负极对调，同时将磁体N、S极对调，影响磁场力方向的两个因素同时改变，则通电导体的受力方向不变，铜棒仍然向左运动，故D符合题意。所以选D。一、磁场对通电导线的作用【例题2】研究电动机的工作过程。（1）电动机的工作原理是磁场对___________有力的作用。甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是________。线圈从图示位置再转动____度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在该位置；（2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了________，该装置能在线圈________（选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的______方向。刚转过电流（或通电线圈）一、磁场对通电导线的作用电流电流方向不同换向器90【解析】（1）电动机的工作原理是磁场对电流（或通电线圈）有力的作用。线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，是因为两侧的电流方向不同。当线圈从图示位置再转动90度后，线圈将恰好达到平衡位置，此时受力平衡，最终会停在该位置。（2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。一、磁场对通电导线的作用二、电动机的基本构造第4节电动机二、电动机的基本构造1.电动机的组成直流电动机的组成电动机主要由线圈和磁体两部分组成，能够转动的部分叫作转子，固定不动的部分叫作定子。定子（磁铁）转子（线圈）换向器电刷二、电动机的基本构造实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。换向器转子直流电动机的结构2.电动机工作时，把电能转化为机械能二、电动机的基本构造3.家用电器用到的电动机例如，电吹风、电风扇、洗衣机、剃须刀、空调等都用到了电动机。【例题3】如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（）A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能B．电动机是利用电流磁效应的原理工作的C．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向D．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的二、电动机的基本构造C【解析】A．电动机工作过程中，消耗的电能主要转化为机械能，还有部分要克服摩擦力做功转化为内能，故A错误；B．电动机是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的，故B错误；C．改变磁感线方向或者电流方向会改变线圈在磁场中受力方向，故仅改变磁感线方向可以改变线圈转动方向，故C正确；D．使线圈连续不停转动下去是靠换向器来实现的，故D错误。故选C。二、电动机的基本构造三、扬声器第4节电动机三、扬声器学校的操场上挂着扬声器（喇叭），收音机、电视机、音响中都有扬声器，每天我们都能听到扬声器发出的悠扬声音。扬声器是怎样发出声音的呢？三、扬声器1.扬声器的作用它是把电信号转变为声音信号的装置。2.扬声器的结构线圈、永久磁体、锥形纸盆。3.扬声器的原理当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。三、扬声器【例题4】如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（）A．扬声器工作时是将电能转化为机械能 B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场 D．扬声器工作时线圈中的电流不变D【解析】AB．扬声器工作时，通电线圈在磁场中受到力的作用运动，将电能转化为机械能，故AB项正确；C．扬声器中的永久磁体周围也存在磁场，故C项正确；D．扬声器的线圈中通入声音信息而时刻变化的电流，故D错误。故选D。四、课堂总结第4节电动机四、课堂总结①通电导体在磁场中受到力的作用.②力的方向与电流方向和磁场方向有关.

磁场对通电导体的作用电动机电动机①原理：通电线圈在磁场中受力而转动.

②基本组成：换向器、转子、定子.③换向器作用：线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向.④能量转化：把电能转化为机械能.五、练习与应用第4节电动机【解析】把电源的正负极对调，或把蹄形磁体N、S极对调。五、练习与应用1.用图所示的装置研究磁场对通电导体棒的作用时，如果闭合开关后导体棒向左运动，怎样操作可以使导体棒向右运动？【解析】电动机由定子和转子组成；换向器的构造：两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘，两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路；换向器的作用是每转过平衡位置时都能自动改变线圈中电流方向，使直流电动机向一个方向持续转动下去。五、练习与应用2.电动机主要由哪两部分构成？电动机换向器的构造大体是怎样的？它有什么作用？【解析】开关S1与触点b接触、S2与d接触，电动机反转。提示：通过改变电动机中电流的方向使电动机反转。五、练习与应用3.电路中常用到单刀双掷开关，这是一种可以分别跟两个接线柱连接的开关。图甲是它的外形图，图乙中的S1和S2是它的符号。图乙用两个单刀双掷开关来控制电动机M，使电动机既能正转，也能反转。如果开关S1与触点a接触、S2与c接触时，电动机是正转的，怎样操作开关才能使电动机反转？【解析】电动机的额定电压是220V，额定功率是4.5kW，则它正常工作的电流：I=P/U=5500W/220V=25A电动机的额定功率是4.5KW，连续工作4h耗电：W=Pt=5.5kW×2h=11kW⋅h五、练习与应用4.一台电动机的额定电压是220V，额定功率是5.5kW，它正常工作时的电流有多大？连续工作2h耗电多少？五、练习与应用【解析】例如，电风扇、洗衣机、电动汽车、电吹风、吸尘器等。5.生活中很多地方都用到电动机，请列举五个电动机在生活中应用的实例。六、课堂练习第4节电动机【解析】开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，此时通电导线在磁场中会受到的力的作用而运动，电动机就是利用这一原理制成的，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。六、课堂练习1．如图所示的电路中，开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，人们根据此原理制成的是（）A．电动机 B．电热毯C．电饭煲 D．发电机A六、课堂练习2．如图所示是扬声器的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（）A．扬声器工作时是将电能转化为机械能B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场D．扬声器工作时线圈中的电流不变D【解析】AB．扬声器工作时，把电信号转化为声信号，通电线圈在磁场中受到力的作用运动，将电能转化为机械能，故AB正确，不符合题意；C．磁体周围存在磁场，所以扬声器中的永久磁体周围也存在磁场，故C正确，不符合题意；D．根据题意可知，扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流，说明扬声器工作时线圈中的电流是变化的，故D错误，符合题意。故选D。六、课堂练习六、课堂练习3．下图为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（）A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同，受到的磁场力方向也不同B．甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置C．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向D．如果电动机持续转动，则电动机内外流的都是直流电

D【解析】A．由图可知，导线ab在这两个时刻电流方向不同，由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，所以两次导线ab的受力方向不同，故A正确，不符合题意；B．平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，图中磁感线从左向右，故甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置，故B正确，不符合题意；C．读图由左手定则可知：电源的左侧为正极，从上往下看，线圈中电流都是顺时针方向，故C正确，不符合题意；D．电动机之所以能转动，是因为换向器每当转过平衡位置就会改变线圈中电流的方向，即电动机线圈外是直流电，线圈内是交流电，故D错误，符合题意。故选D。六、课堂练习4.如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向______，（选填“相同”或“不同”）理由是：_______________________，此时线圈_____（选填“在”或“不在”）平衡位置。不同不在ab和cd中电流的方向不同六、课堂练习【解析】通电导体在磁场中受力方向与磁感线方向和电流方向有关，根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，则线圈中ab段的电流方向与cd段的电流方向恰好相反，所以它们的受力方向也不同。此时线圈的两个边受力方向相反，所以线圈会发生转动，即线圈不在平衡位置。5.研究磁场对电流有力的作用。（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入________，根据该原理可制成________；（2）若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个___________，改变电流大小后，根据_________________可初步判断受力的大小是否发生改变；（3）乙、丙两个图中，_______图的线圈恰好处于平衡位置；电源电动机滑动变阻器导体棒摆动的幅度丙六、课堂练习（4）丁图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了________，该装置能在线圈_________（选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。换向器刚转过六、课堂练习【解析】（1）因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，应在“a”、“b”之间接入电源，根据此原理制成了电动机。（2）要研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个滑动变阻器；根据导体棒偏动幅度可初步判断受力的大小是否改变。（3）当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡